2019高中物理第十章綜合測評(四)(含解析)新人教選修33

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綜合測評(四)

命題報告知識點簡單中等較難熱力學第必然律1、3、4、7、910、11、12、13、1415、16、17熱力學第二定律及2、5微觀講解能量守恒定律8能源和可連續(xù)發(fā)展6分值：100分時間：90分鐘一、選擇題(本大題共10小題，每題4分，共計40分，多項選擇題已在題號后標出)1．關于熱量、功和內能，三者的說法正確的選項是()A．熱量、功、內能三者的物理意義等同B．熱量、功都能夠作為物體內能的量度C．熱量、功、內能的單位不相同D．熱量和功是由過程決定的，而內能是由物體狀態(tài)決定的

【分析】物體的內能是指物體內所有分子動能和分子勢能的總和，而要改變物體的內

能能夠經(jīng)過做功和熱傳達兩種路子，這三者的物理意義不相同，A錯誤；熱量是表示在熱傳達

過程中物體內能變化的多少，而功是用做功的方式來量度改變物體內能多少的，即熱量、功

都能夠作為物體內能變化的量度，B錯誤；三者單位都是焦耳，C錯誤；熱量和功是過程量，

內能是狀態(tài)量，D正確．

【答案】D

2．以下關于熵的說法中錯誤的選項是( )

A．熵是物體內分子運動無序程度的量度

B．在孤立系統(tǒng)中，一個自覺的過程熵總是向減小的方向進行

C．熱力學第二定律的微觀實質是熵的增加，所以熱力學第二定律又叫熵增加原理

D．熵值越大，代表系統(tǒng)內分子運動越無序

【分析】熱力學第二定律表示，所有自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向

進行的．比方，功轉變成熱是機械能向內能轉變．B正確

【答案】B

3．給旱區(qū)送水的消防車停于水平面，在緩慢放水的過程中，若車胎不漏氣，胎內氣體

溫度不變，不計分子間勢能，則胎內氣體( )

A．從外界吸熱B．對外界做負功

C．分子平均動能減少D．內能增加

1

pV【分析】把車胎內氣體看作理想氣體，由氣體狀態(tài)方程T＝C可知，在T不變的情況

下，若p減小，則V增大，故氣體對外做功，B錯．溫度不變，理想氣體分子的平均動能不

變、內能不變，C、D錯．結合熱力學第必然律U＝W＋Q，由于W為負值，Q>0即從外界吸

熱，故A正確．

【答案】A

4．某汽車后備箱內安裝有撐起箱蓋的裝置，它主要由汽缸和活塞組成．開箱時，密閉

于汽缸內的壓縮氣體膨脹，將箱蓋頂起，如圖1所示．在此過程中，若缸內氣體與外界無熱

交換，忽略氣體分子間相互作用，則缸內氣體( )

圖1

A．對外做正功，分子的平均動能減小

B．對外做正功，內能增大

C．對外做負功，分子的平均動能增大

D．對外做負功，內能減小

【分析】汽缸內氣體膨脹時其向外推動活塞做正功，C、D兩項均錯；因缸內氣體與

外界無熱交換，依照熱力學第必然律可知氣體內能減小，故B項錯誤；忽略氣體分子間作用

力時，氣體的內能就是所有分子的動能之和，密閉氣體的狀態(tài)變化時分子的總數(shù)不變，所以

氣體的內能減小時分子的平均動能減小，答案為A.

【答案】A

5．(多項選擇)關于第二類永動機，以下說法正確的選項是( )

A．沒有冷凝器，只有單一的熱源，能將從單一熱源吸取的熱量所實用來做功，而不引

起其他變化的熱機叫做第二類永動機

B．第二類永動機違反了能量守恒定律，所以不能能制成

C．第二類永動機不能能制成，說明機械能能夠所有轉變成內能，內能卻不能能所有轉

化為機械能

D．第二類永動機不能能制成，說明機械能能夠所有轉變成內能，內能卻不能能所有轉

化為機械能，同時不引起其他變化

【分析】依照第二類永動機的定義可知A選項正確，第二類永動機不違反能量守恒定

律，而是違反熱力學第二定律，所以B選項錯誤．機械能能夠所有轉變成內能，內能在引起

2

其他變化時可能所有轉變成機械能，C選項錯誤，D選項正確．所以，該題的正確答案是A、

D.

【答案】AD

6．關于能量和能源，以下說法中正確的選項是( )

A．化石能源是干凈能源

B．人類在不斷地開發(fā)和利用新能源，所以能量能夠被創(chuàng)立

C．在能源的利用過程中，由于能量在數(shù)量上并未減少，所以不需要節(jié)約能源

D．能量耗散現(xiàn)象說明：在能量轉變的過程中，誠然能的總量其實不減少，但能量質量降

低了

【分析】化石能源在燃燒時放出SO2、CO2等氣體，形成酸雨和溫室效應，破壞生態(tài)環(huán)境，不是干凈能源，A項錯誤；能量是守恒的，既不能夠創(chuàng)立也不能能消失，但能量質量會下降，故要節(jié)約能源，B、C項均錯誤，D項正確．

【答案】D

7．(2015·煙臺二中檢查)景頗族的祖先發(fā)明的點火器以下列圖，用牛角做套筒，木制

推桿前端粘著艾絨，猛推推桿，艾絨即可點燃．對筒內封閉的氣體，在此壓縮過程中( )

圖2

A．氣體溫度高升，壓強不變

B．氣體溫度高升，壓強變大

C．氣體對外界做正功，氣體內能增加

D．外界對氣體做正功，氣體內能減少

【分析】猛推推桿，封閉在套筒中的氣體被壓縮，外界對氣體做功，套筒由牛角做成，導熱能力很差，且壓縮過程用時極短，故壓縮過程可看做絕熱過程．由U＝W可知氣體的pV內能增加，溫度高升，依照T＝C可知因T增大，V減小，故p增大，選項B正確．【答案】B8．大體在1670年，英國賽斯特城的主教約翰·維爾金斯設計了一種磁力“永動機”．如圖3所示，在斜坡頂上放一塊強有力的磁鐵，斜坡上端有一個小孔，斜面下有一個連接小孔直至底端的波折軌道，維爾金斯認為：若是在斜坡底端放一個小鐵球，那么由于磁鐵的吸引，小鐵球就會向上運動，當小球運動到小孔P處時，它就要掉下，再沿著斜面下的波折軌道返回斜坡底端，由于有速度而能夠對外做功，爾后又被磁鐵吸引回到上端，到小孔P處又掉Q下．在今后的二百多年里，維爾金斯的永動機居然煥然一新地出現(xiàn)過多次，其中一次是在

1878年，即在能量轉變和守恒定律確定20年后，竟在德國獲取了專利權．關于維爾金斯“永

動機”，正確的認識應該是( )

3

圖3

A．吻合理論規(guī)律，必然能夠實現(xiàn)，可是實現(xiàn)時間早晚的問題

B．若是忽略斜面的摩擦，維爾金斯“永動機”必然能夠實現(xiàn)

C．若是忽略斜面的摩擦，鐵球質量較小，磁鐵磁性又較強，則維爾金斯“永動機”可

以實現(xiàn)

D．違反能量轉變和守恒定律，不能能實現(xiàn)

【分析】磁鐵吸引小球上升，要耗資磁鐵的磁場能，時間長了磁鐵的磁性就會漸漸減

弱，直至不能夠把小球吸引上去，該思想違反了能量轉變和守恒定律，不能能實現(xiàn)．

【答案】D

9．(多項選擇)如圖4所示，水平放置的密封汽缸內的氣體被一豎直隔板分開為左右兩部分，

隔板可在汽缸內無摩擦滑動，右側氣體內有一電熱絲．汽缸壁和隔板均絕熱．初始時隔板靜

止，左右兩邊氣體溫度相等．現(xiàn)給電熱絲供應稍微電流，通電一段時間后切斷電源．當缸內

氣體再次達到平衡時，與初始狀態(tài)對照( )

圖4

A．右側氣體溫度高升，左邊氣體溫度不變

B．左右兩邊氣體溫度都高升

C．左邊氣體壓強增大

D．右側氣體內能的增加量等于電熱絲放出的熱量

【分析】當電熱絲通電后，右側的氣體溫度高升，氣體膨脹，將隔板向左推，對左邊

的氣體做功，又汽缸壁和隔板均絕熱，依照熱力學第必然律知，左邊的氣體內能增加，所以

溫度高升，故A錯誤，B正確；依照pV/T＝C，可推出左邊的氣體壓強增大，故C正確．右

邊氣體內能的增加值等于電熱絲發(fā)出的熱量減去對左邊氣體所做的功，故D錯．

【答案】BC

10．(多項選擇)(2015·濟南高二檢測)如圖是某研究小組為了研究“魚鰾的作用”所制作的

裝置．詳盡制作方法以下：在大號“可樂瓶”中注入半瓶水，在一個小氣球中放入幾枚硬幣

并充入少量空氣(忽略氣體的分子勢能)，將其裝入“可樂瓶”中．經(jīng)過在水中放鹽改變水的

密度后，賭氣球恰好懸浮于水中，并擰緊瓶蓋．設初始時瓶中氣體、水及外界大氣的溫度相

同．當用手擠壓“可樂瓶”的上半部分時，以下說法正確的選項是( )

4

圖5

A．迅速擠壓時，瓶內氣體壓強變大

B．迅速擠壓時，瓶內氣體溫度不變

C．迅速擠壓時，瓶內氣體體積不變

D．緩慢擠壓時，氣球下降

【分析】迅速擠壓氣體時，外界對它做功，來不及熱傳達，由W＋Q＝U，內能增大，

溫度上升，體積變小，瓶內壓強變大，則A項對，B、C兩項錯；緩慢擠壓時，溫度不變，

體積變小，瓶內壓強變大，對氣球來說，壓強也增大，溫度不變，體積必然減小，則重力

mg大于浮力ρgV，氣球下降，則D項正確．

【答案】AD

二、填空題(本大題共2小題，共16分)

11．(8分)如圖6所示，內壁圓滑的汽缸水平放置．必然質量的理想氣體被密封在汽缸

內，外界大氣壓強為p0.現(xiàn)對汽缸緩慢加熱，氣體吸取熱量Q后，體積由V1增大為V2.則在

此過程中，氣體分子平均動能________(選填“增大”、“不變”或“減小”)，氣體內能變

化了________．

圖6

【分析】由熱力學第必然律，對汽缸緩慢加熱，氣體吸取熱量Q后，溫度高升，體積

由V1增大為V2，對外做功W＝p0(V2－V1)．則在此過程中，氣體分子平均動能增大，由熱力

學第必然律可得氣體內能變化了U＝Q－W＝Q－p0(V2－V1)．

【答案】增大Q－p0(V2－V1)

12．(8分)如圖7所示，必然質量的理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回

到狀態(tài)A.其中，A→B和C→D為等溫過程，B→C和D→A為絕熱過程(氣體與外界無熱量交

5

換)．這就是出名的“卡諾循環(huán)”．

圖7

該循環(huán)過程中，以下說法正確的選項是________．

A．A→B過程中，外界對氣體做功

B．B→C過程中，氣體分子的平均動能增大

C．C→D過程中，單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增加

D．D→A過程中，氣體分子的速率分布曲線不發(fā)生變化

該循環(huán)過程中，內能減小的過程是________(選填“A→B”“B→C”“C→D”或

“D→A”)．若氣體在A→B過程中吸取63kJ的熱量，在C→D過程中放出38kJ的熱量，

則氣體完成一次循環(huán)對外做的功為________kJ.

【分析】(1)在A→B的過程中，氣體體積增大，故氣體對外界做功，選項A錯誤；B→C

的過程中，氣體對外界做功，W<0，且為絕熱過程，Q＝0，依照U＝Q＋W，知U<0，即氣

體內能減小，溫度降低，氣體分子的平均動能減小，選項B錯誤；C→D的過程中，氣體體

積減小，單位體積內的分子數(shù)增加，故單位時間內碰撞單位面積器壁的分子數(shù)增加，選項C

正確；D→A的過程為絕熱壓縮，故Q＝0，W>0，依照U＝Q＋W，U>0，即氣體的內能增

加，溫度高升，所以氣體分子的速率分布曲線發(fā)生變化，選項D錯誤．

從A→B、C→D的過程中氣體做等溫變化，理想氣體的內能不變，內能減小的過程是

B→C，內能增大的過程是D→A.

氣體完成一次循環(huán)時，內能變化U＝0，熱傳達的熱量Q＝Q－Q＝(63－38)kJ＝25kJ，12依照U＝Q＋W，得W＝－Q＝－25kJ，即氣體對外做功25kJ.【答案】(1)C(2)→C25B三、計算題(本大題共4小題，共44分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算

的要注明單位)

(10分)爆米花酥脆可口、老少皆宜，是好多人喜愛的休閑零食．如圖為高壓爆米

花的裝置圖，玉米在鐵質的密閉容器內被加熱，封閉氣體被加熱成高溫高壓氣體，當打開容

器蓋后，“嘭”的一聲，氣體迅速膨脹，壓強急劇減小，玉米粒就“爆炸”成了爆米花．設

當?shù)販囟葹閠1＝27℃，大氣壓為p0，已知密閉容器打開前的氣體壓強達到4p0，取T＝t＋273

K．試分析：

6

圖8

容器內的氣體看做理想氣體，求容器內氣體的溫度．

(2)假定在一次打開的過程中，容器內氣體膨脹對外界做功15kJ，并向外釋放了20kJ

的熱量，容器內原有氣體的內能如何變化？變化了多少？

p1p2【分析】(1)依照查理定律：＝T1T2

p1＝p0，T1＝300K，p2＝4p0

整理得：T2＝1200K，t2＝927℃，

由熱力學第必然律U＝Q＋W

得U＝－20kJ－15kJ＝－35kJ

故內能減小35kJ.

【答案】(1)927℃(2)減小35kJ

14．(10分)以下列圖，p－V圖中必然質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B時，

從外界吸取熱量420J，同時膨脹對外做功300J．當氣體從狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時

外界壓縮氣體做功200J，求此過程氣體吸取或放出的熱量是多少焦？

圖9

【分析】必然質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過程Ⅰ變至狀態(tài)B時，從外界吸取的熱量

Q1大于氣體膨脹對外做的功W1，氣體內能增加，由熱力學第必然律，氣體內能增加量為

U＝Q1＋W1＝420J＋(－300J)＝120J

氣體由狀態(tài)B經(jīng)過程Ⅱ回到狀態(tài)A時，氣體內能將減少120J，而此過程中外界又壓縮

氣體做了W2＝200J的功，所以氣體必向外界放熱，放出的熱量為

Q2＝U－W2＝(－120J)－200J＝－320J.

【答案】放出的熱量為320J

(12分)(2015·日照高二檢測)以下列圖，體積為V、內壁圓滑的圓柱形導熱汽缸頂

部有一質量和厚度均可忽略的活塞；汽缸內密封有溫度為0、壓強為p0的理想氣體．0Tp7

和T0分別為大氣的壓強和溫度．已知：氣體內能U與溫度T的關系為U＝αT，α為正的常

量；容器內氣體的所有變化過程都是緩慢的．

求：

圖10

缸內氣體與大氣達到平衡時的體積V1；

在活塞下降過程中，汽缸內氣體放出的熱量Q.

【分析】(1)在氣體壓強由p＝0下降到0的過程中，氣體體積不變，溫度由＝ppTT0變成T1，

T1p0由查理定律得：T＝p，

解得：T1＝2T0

在氣體溫度由T1變成T0的過程中，體積由V減小到V1，氣體壓強不變，由蓋—呂薩克

T1定律得：V1＝T0，

1解得：V1＝2V.

在活塞下降過程中，活塞對氣體做的功為

W＝p0(V－V1)

在這一過程中，氣體內能的減少量為

U＝α(T1－T0)

由熱力學第必然律得，汽缸內氣體放出的熱量為

Q＝W＋U，解得：

1Q＝2p0V＋αT0

11【答案】(1)2V(2)2p0V＋αT0

16．(12分)必然質量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)狀態(tài)B變成狀態(tài)C，其中A→B過程為等壓

變化，B→C過程為等容變化．已知VA＝3，TA＝TC＝300K，TB＝400K.

求氣體在狀態(tài)B時的體積；

說明B→C過程壓強變化的微觀原因；

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(3)設A→B過程氣體吸取熱量為Q1，B→C過程氣體放出熱量為Q2，比較Q1、Q2的大小，

并說明原因．

【分析】(1)→由蓋—呂薩克定律，ABV＝V知ABBTBA40033TA300B→C氣體體積不變，分子數(shù)不變，